城市供水管網水質化學穩定性研究

李炳辰 廖貴武 浙江華東工程咨詢有限公司

一、引言

當今社會，經濟發展質量顯著提高，對城市供水工程提出了更高要求，使水質衛生控制面臨著嚴峻的挑戰與考驗。管網水質的化學穩定性是指水在管道輸送過程中既不結垢又不腐蝕管道，主要表現在腐蝕性和結垢兩方面，地表水出廠水水質主要表現在腐蝕性上。針對供水系統的水質穩定性，集中在對其腐蝕性傾向的研究上。

二、研究意義

（1）滿足人們的生產生活需求。水資源對人們生產生活的影響是至關重要的，因此保障水質達到國家標準，可以使人們的用水需求得到滿足，使生產安全得到具體的落實。尤其是在新時期背景下，人們對于美好生活的向往越愛越迫切，這也是當下主要的、突出的社會矛盾。除此之外，對城市供水水質進行檢測，可以有效地了解到當地水質的基本情況以及受污染程度，并督促相關部門采取積極有效的措施加以改善和優化，這也在一定程度上保障了人們的生產安全，為其生活生產提供了更為安全、高效、便捷和舒心的環境。（2）推動供水安全工程的建設效率。在當今的時代背景下，供水安全工程關系到整個民生大計，是全世界關注和討論的焦點問題。在以往以環境為代價發展經濟的過程中，無論是水資源還是其他自然資源，污染程度都相對較深，不僅在很大程度上影響了人們的生活、生產效率，對其健康也造成了威脅。但是通過對城市供水水質進行科學合理的檢測，可以在一定程度上抑制水體污染，繼而為供水安全管理工作提供切實有效的數據依據，推動工程建設的效率和質量。

三、管網水質化學穩定性的影響因素

（一）pH

夏季管網水的pH值下降幅度大于其他季節，水中鐵、鈣、鎂等離子體的原有平衡被破壞，導致管壁上的鐵、鈣、鎂等離子體沉淀物溶解，在水力條件的促進下脫落釋放，造成水質惡化水色和濁度的上升，溶解氧的消耗。

（二）溶解氧

溶解氧一直被認為是鐵管最有效的腐蝕劑，它可以以不同的方式影響金屬的腐蝕。氧可以還原成羥基離子作為電子受體完成金屬的氧化腐蝕。管壁上的鐵通過原電池反應被氧化成亞鐵和三價鐵，同時消耗管內的溶解氧。在低溶解氧水平下，大量的鐵離子會釋放到水體中，而鐵離子會呈綠色，鐵離子會呈紅色，管道中的色度和濁度會增加。

（三）細菌

自養鐵細菌在生長繁殖過程中，會吸收大量的亞鐵鹽，其代謝產物為氫氧化鐵，逐漸沉積在管壁上，造成結垢；一定量的細菌生物膜可以起到一定的阻隔作用，防止腐蝕，但生物膜也會形成一個大小不均的曝氣室，使局部氧濃度和電位發生變化，從而產生生物腐蝕，膜中的有機物會同時吸附和溶解金屬，造成管道的腐蝕。因此，管網要保證有一定濃度的消毒劑來控制細菌的數量。

四、城市供水管網水質化學穩定性優化策略

（一）嚴格水源管理

有效加強水質監管工作力度，主要可以從兩個方面進行，（1）水質監管部門應根據自身的實際情況制定出科學合理的權責制度，進而明確各部門的職能。水質監測工作實際開展過程中，所涉及的部門較多，因此，這些部門之間也要加強溝通，進而實現全面監管水資源的工作目標。（2）城市供水相關管理部門應重視對水資源的優化治理工作，進而為相關工作的開展增添資金投入，從而在最大程度上保障居民的用水安全。

（二）供水水質保障策略

保障供水水質是實現該管網功能的前提，不僅要求水源或水廠滿足凈化處理標準，而且對于供水管網系統而言，維持生活可用水質的關鍵就是防止管網二次污染。由于出廠水質不穩定、部分有機物未去除、管壁腐蝕、管線老化等問題，造成管網水中微生物、藻毒素、濁度、色度、鐵錳或氯化物含量等超標，水質惡化而產生管網輸水二次污染。為了降低二次污染，相關技術主要集中在穩定出廠水質、改善管材設備、加強消毒檢測等方面。針對水源水質問題，可先于進水口設置分層取水降低濁度，同時在泵站前進行采用氯、二氧化氯等進行預氧化以降低藻類和有機物污染，然后在水廠通過投加粉末活性炭、消毒藥劑和混凝藥劑等澄清過濾，最后出廠時加入堿性物質調整pH值至7～8.5以提高水體的化學穩定性。另一方面，主干管網主要采用鋼筋混凝土管和鋼管，可使用環氧系列或氟碳涂料克服水泥結構的破壞脫落，使用防腐涂料降低鋼材腐蝕。在水質檢測方面，對入庫水質和各分區出廠水質設置水質儀表，實施定期檢測，及時反饋調整消毒措施。逐步完善水質信息數據庫，開發水質實況檢測傳感系統，并且通過算法分析管道水質是否存在超標或超過閾值的異常情況，從而預報警情。

（三）投加緩蝕劑

為了避免副作用，許多國家嚴格控制緩蝕劑的組成和用量。城市供水中只能使用無毒和食品級緩蝕劑，目前常用的是磷硅緩蝕劑及其復配物。磷緩蝕劑包括正磷酸鹽和聚磷酸鹽，正磷酸鹽是一種陽極緩蝕劑，只有在水中有氧時才有效。常用的正磷酸鹽有Na3PO4、NaH2PO4和Na2HPO4，其中以Na3PO4最為有效。采用石灰和磷酸鈉處理供水管網中的“紅水”問題，取得了較好的效果。聚磷酸鹽能與水中的鈣、鎂、鐵等陽離子形成不溶性絡合物，在金屬管道內壁形成保護膜。然而，水中鈣離子濃度與聚磷酸鹽濃度之比應至少為0.2，優選為0.5。硅酸鹽緩蝕劑常用于水玻璃，用硅酸鹽控制腐蝕時，更適合于低硬度、低堿度、低pH值的水。

五、結束語

綜上所述，城市供水管網雖然能在一定程度上解決水質的化學穩定性問題，或在一段時間內有助于改善水質，但金屬管網的腐蝕和“紅水”問題將在很長一段時間內繼續存在，因此，在水處理過程中，必須控制水質的化學穩定性。堿法、緩蝕劑法和石灰石過濾法是最常用的化學穩定性控制方法，在國外已取得了良好的應用效果。